Ağırlık/gürültü sensörünün iç yapısı ve çalışma prensibi
2025-12-23
Tartım/Gerginlik Sensörünün İç Yapısı ve Çalışma Prensibi
Bir tartım sensörü bir ölçüm cihazıdır. Dış kuvvet uygulandığında, çıkış terminalinde elektriksel bir sinyal üretir. Gerinim ölçer tipi tartım sensörleri, ağırlık ölçümü için kullanılan en yaygın türlerden biridir. Bu makale, tartım sensörlerinin çalışma prensibini ve özelliklerini tanıtacaktır.
Tartım Sensörü Nedir?
Bir tartım sensörü bir tür kuvvet transdüseridir. Bir sensör, bir enerji biçimini okunabilir bir elektriksel sinyale dönüştüren bir cihazdır. Özellikle, bir tartım sensörü kuvveti, elektronik ekipman tarafından okunabilen bir voltaja dönüştürür. Günlük hayatta en sık kullanılan tartım sensörü, gerinim ölçer tipidir — neredeyse tüm ağırlık ölçme cihazlarında bulunur.
Bir Tartım Sensörü Nasıl Çalışır?
Bir tartım sensörünün içinde, esnek bir alt tabakaya bağlı son derece ince bir dirençli malzeme bulunur. Dış bir kuvvet sensörün gövdesine etki ettiğinde, esnek alt tabaka deforme olur — dirençli malzemenin de onunla birlikte deforme olmasına neden olur. Dirençli şeridin boyutları değiştiğinde, direnç değeri de değişir.
Ancak, dirençteki değişiklik, malzemenin orijinal toplam direncine göre son derece küçüktür — tipik olarak 1:100 mertebesindedir. Bu, mutlak direnç değerini doğrudan ölçmeyi çok zorlaştırır.
Bunu çözmek için, esnek alt tabaka üzerindeki dirençli malzeme, Wheatstone köprüsü (popülerleştiricisi Sir Charles Wheatstone'dan sonra adlandırılmıştır) adı verilen bir devre konfigürasyonunda düzenlenmiştir. Bu köprü, her bir tarafında bir direnç bulunan (aşağıdaki diyagramda gösterildiği gibi) elmas şeklinde bir direnç düzenlemesidir.
Wheatstone Köprüsü Nasıl Çalışır
Elmas şeklindeki köprünün köşegenlerinden birine bir uyarma voltajı uygulanır ve çıkış voltaj sinyali diğer köşegenlerden okunur:
Dış kuvvet uygulanmadığında: Tüm dirençler aynı değere sahiptir. Köprünün her bir "kolu" bir voltaj bölücü gibi davranır, bu nedenle her bir kolun çıkış voltajı eşittir — bu da 0V çıkışla sonuçlanır (çıkış noktaları bölücüler arasında ortada olduğundan).
Dış kuvvet uygulandığında: Bir direncin değeri değişir ve kolundaki voltajı değiştirir. Bu, çıkış terminallerinde küçük bir voltaj farkı yaratır.
Bir Tartım Sensörü Nasıl Kullanılır
Sensörün çıkış voltajı son derece küçüktür ve yüksek empedanslı bir kaynaktan (direnç bölücü) gelir. Bu voltajı doğru bir şekilde okumak için, sinyal koşullandırması gereklidir:
Devrenin yüksek giriş empedansına (bölücü üzerindeki yük etkilerini önlemek için) ihtiyacı vardır.
Devrenin yüksek ortak mod reddine (her kolun mutlak voltajı uyarma voltajının yarısı olduğundan) ihtiyacı vardır.
Devrenin yüksek diferansiyel kazanca (küçük voltaj farkını yükseltmek için) ihtiyacı vardır.
Bu genellikle bir enstrümantasyon amplifikatörü (örneğin, 100 kazançlı AD620) ile yapılır: 1mV giriş voltajı, 100mV çıkış olur. Örneğin, köprünün tam aralıklı çıkışı ±25mV ise, amplifikatör ±2.5V çıkış verir.